相平衡与熔融
相图描述了矿物和熔体如何作为温度、压力和成分的函数共存,为熔融和结晶提供了定量的框架。
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Definition
研究矿物和硅酸盐熔体之间作为温度、压力和成分函数的平衡关系,用于预测熔融和结晶路径。
Scope
本主题涵盖吉布斯相律、具有共晶、包晶和固溶体行为的二元和三元相图、平衡结晶与分离结晶以及熔融之间的对比,以及压力和挥发物对熔融的影响。它是将热力学与火成岩岩石学联系起来的实验基础。
Core questions
- 吉布斯相律如何限制共存相的数量?
- 如何从二元相图中读取共晶和包晶关系?
- 平衡结晶和分离结晶路径有何不同?
- 压力和水含量如何改变熔融温度?
Key theories
- 吉布斯相律
- 关系式 F = C - P + 2 将自由度数与组分和共存相联系起来,控制着有多少相可以共存,以及不变、单变和双变平衡如何在相图上出现。
- 硅酸盐体系的实验相平衡
- 鲍恩开创了对镁橄榄石-透辉石-二氧化硅等体系以及斜长石二元体系熔融关系的实验室测定,确立了共晶和包晶行为,并量化了天然岩浆的结晶序列。
Clinical relevance
相平衡使岩石学家能够预测结晶顺序、估算岩浆温度和深度、模拟地幔中的部分熔融,并解释火成岩中保存的矿物组合和环带。
History
吉布斯相律在19世纪70年代提供了理论;20世纪初,鲍恩及其同事在地球物理实验室通过实验确定了硅酸盐体系的熔融关系,莫尔斯的教科书后来将它们在火成岩岩石学中的定量应用进行了规范。
Key figures
- Norman L. Bowen
- J. Willard Gibbs
- S. A. Morse
Related topics
Seminal works
- bowen1928
- morse1980
- winter2013
Frequently asked questions
- 什么是共晶点?
- 液体同时结晶出两种或多种矿物的成分和温度,是体系中的最低熔点;许多岩浆在结晶过程中接近共晶成分。
- 为什么加水会降低岩石的熔融温度?
- 溶解水会破坏硅酸盐熔体结构并稳定液体,从而降低固相线,使含水岩石在比干燥岩石显著低的温度下开始熔融。